复杂型面电铸不溶性组合阳极优化设计.pdf

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1、设计·研究《电加工与模具》2012年第2期复杂型面电铸不溶性组合阳极优化设计高虹，朱增伟，章勇，朱获(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要：提出了一种电铸阳极优化设计方法，采用多个不溶性阳极单元组合成阳极轮廓，通过调整各阳极单元与阴极表面上各对应点的间距，以及对特殊部位进行局部修正，使阴极表面电场分布的均匀性得到改善。利用该方法对喷管模拟件的电铸阳极进行设计，结果表明，阴极各点电场强度最大与最小比值从2．19减小到1．15。关键词：电铸；不溶性组合阳极；优化设计中图分类号：TQ153

2、．4文献标识码：A文章编号：1009—279X(2012)02—0039—04OptimizationandDesignofInsolubleCombinedAnodeinEiectroformingComplicatedPartsGaoHong，ZhuZengwei，ZhangYong，ZhuDi(NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Anewmethodtooptimizedesignof

3、theanodeinelectroformingisproposed．Toenabletheuniformityofcurrentdistributiononthecathodeachievesuperiorly，theanodeprofileiscomposedofmanyinsolublecombinedanodeelements，andthespacingbetweeneachanodeelementanditscorre—spondingpointonthecathodeisadjusted

4、andthenspecialpartsarepartiallyadjusted．Withthismeth—od，theanodetoelectroformanozzlesimulatingpartisdesignedandtheresultsshowsthatthecurrentdensityratioofmaximumtominimumdecreasesfrom2．19to1．15．Keywords：electroforming；insolublecombinedanode；optimaldesi

5、gn在电铸过程中，阳极的形状和位置是影响阴极密度分布。杨大春等人采用组合可溶性象形阳极表面电流密度分布的主要因素。阳极轮廓形状选择进行电铸，通过对组合象形阳极中的组合棒进行局不合理，会使阴极表面电流密度分布不均匀，造成阴部调整，使阴极电流密度尽可能均匀地分布]。但极上金属沉积分布不均匀，从而导致整体沉积速度上述方法需要进行多次试验，才能确定出满足阴极下降，并对电沉积层材料的性能产生不利影响。因电场分布要求的组合阳极形状，且难以控制沉积层此，设计合理的阳极轮廓，以保证阴极表面电场分布分布的均匀性。杨建

6、明等人提出利用ANSYS软件的均匀性是电铸技术的关键问题。进行电铸电场仿真，并采用该软件提供的一阶优化针对电铸电场均匀性优化的问题，Jayadrishnan方法对象形阳极轮廓进行了优化设计，改善了阴极等人在研究两相同尺寸平板电极间的电沉积试验时电场分布的均匀性J，该方法所设计的阳极在阴极发现：在极间距一定时，略微减小阳极尺寸，有助于电场分布均匀性要求较高时，难以满足要求。改善阴极上的电场分布；对于复杂型面的电沉积，采本文提出了一种新的电铸阳极设计方法，利用用辅助阳极或象形阳极能使阴极获得较均匀的电流

7、多个不溶性阳极单元组合成电铸所需的阳极，并对其轮廓进行优化设计。优化时，首先使用ANSYS收稿日期：2011—12—19软件进行电场分析，再根据阴极表面与各阳极单元基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(20093218120025)；一一对应点的电场强度值，来调整各阳极单元与阴教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET-10—极之间的间距，实现对阴极电场分布均匀性的控制0074)第一作者简介：高虹，女，1987年生，硕士研究生。和优化。一39—《电加工与模具》2012年第2期设计·研究1不溶

8、性组合阳极优化设计方法后，利用电场分析计算得到阴极表面各节点电场强度值。电铸层厚度的均匀性与阴极表面的电流密度分布有直接的关系。阴极表面电流的初次分布往往对电沉积实际电流分布起决定性作用。由文献[7]可阴知，阴极上的初次电流密度与阴阳极之间的间距成反比，因此，调整阳极各处与阴极之间的间距即调整阳极轮廓，便可使阴极表面的电流密度分布产生变化。本文采用图1所示的不溶性组合阳极结构形式，阳极轮廓由多个阳极单元组合而成，各阳极单元(a)初始阳极轮廓(b)调整后的阳极轮廓可沿一